Электронный каталог

Статья

Нечаевский, А.В.
Разработка вычислительной среды для математического моделирования сверхпроводящих наноструктур с магнетиком / А.В.Нечаевский, О.И.Стрельцова, К.В.Куликов, М.В.Башашин, Ю.А.Бутенко, М.И.Зуев // Компьютерные исследования и моделирование [Электронный ресурс]. – 2023. – Т. 15, № 5. – С. 1349-1358. – URL: https://doi.org/10.20537/2076-7633-2023-15-5-1349-1358. – Библиогр.: с. 1357-1358.

В настоящее время основная исследовательская деятельность в области нанотехнологий направлена на создание, изучение и применение новых материалов и новых структур. Большое внимание в последнее время привлекает возможность управления магнитными свойствами с помощью сверхпроводящего тока, а также влияние магнитной динамики на вольт-амперные характеристики гибридных наноструктур типа «сверхпроводник/ферромагнетик» (S/F). В частности, к таким структурам относятся джозефсоновский S/F/S-переход или молекулярные наномагниты, связанные с джозефсоновскими переходами. Теоретические исследования динамики подобных структур неизменно приводят к моделям, расчет которых требует численного решения большого количества нелинейных уравнений. Численное моделирование гибридных наноструктур «сверхпроводник/магнетик» подразумевает расчет как магнитной динамики, так и динамики сверхпроводящей фазы, что многократно увеличивает их комплексность и масштабность, поэтому возникает задача решения сложных систем нелинейных дифференциальных уравнений, что требует значительных временных и вычислительных ресурсов. На сегодняшний день активно развиваются алгоритмы и фреймворки для моделирования динамики намагничивания в различных структурах. Однако функционал существующих пакетов не позволяет в полной мере реализовать нужную схему вычислений. Целью настоящей работы является разработка единой вычислительной среды для моделирования гибридных наноструктур «сверхпроводник/магнетик», предоставляющей доступ к решателям и разработанным алгоритмам, позволяющей проводить исследования сверхпроводящих элементов в наноразмерных структурах с магнетиками и гибридных квантовых материалов. В работе представлены результаты использования разрабатываемой вычислительной среды по исследованию резонансных явлений в системе наномагнита, связанного с джозефсоновским переходом. Для исследования возможности переориентации намагниченности в зависимости от параметров модели численно решалась задача Коши для системы нелинейных уравнений. Непосредственно сама вычислительная среда разрабатывалась и развернута на базе гетерогенной вычислительной платформы HybriLIT. Проведенное в рамках вычислительной среды исследование показало эффективность применения развернутого стека технологий и перспективность его использования в дальнейшем для оценки физических параметров в гибридных наноструктурах «сверхпроводник/магнетик».



ОИЯИ = ОИЯИ (JINR)2023
Спец.(статьи,препринты) = С 17 к - Расчеты по молекулярной динамике. Численное моделирование физических задач
Спец.(статьи,препринты) = С 393 и8 - Джозефсоновские сети$
Спец.(статьи,препринты) = С 33 а - Нанофизика. Нанотехнология$
Спец.(статьи,препринты) = Ц 84 а2 - Многомашинные комплексы вычислительных средств. Вычислительные системы и сети. Параллельные вычисления. Квантовые компьютеры
Бюллетени = 15/024